芝加哥大學化學家的一項研究發(fā)現(xiàn)，艾滋病毒利用自我復(fù)制的過程中，有一個新的關(guān)鍵步驟。

這項研究于1月6日發(fā)表在《科學進展》上，使用計算機建模來關(guān)注HIV如何形成攜帶其遺傳物質(zhì)的膠囊 - 特別是稱為IP6的特定離子的作用?？茖W家們此前曾懷疑IP6具有重要功能，但并不確切知道它是如何工作的。

該理論可以解釋有前途的新藥成功的各個方面，并為其他治療方法指明道路。

復(fù)制復(fù)制

多年來，我們已經(jīng)知道艾滋病毒是艾滋病背后的危險病毒，但我們對它進入人體時的行為知之甚少。解開一系列復(fù)雜的生化事件可以向我們展示病毒可以在何處以及如何對抗。

HIV將其遺傳物質(zhì)攜帶在一個稱為衣殼的小膠囊中。

“這種衣殼多年來一直是HIV研究人員的目標，”芝加哥大學Haig P. Papazian杰出服務(wù)化學教授，該論文的資深作者Gregory Voth說。“我們的想法是，如果我們能夠阻止衣殼形成，或?qū)е滤鼈兓?，我們就可以防止艾滋病毒具有傳染性和?fù)制性。

衣殼由大約一千種蛋白質(zhì)組成，形成六面形狀或五面形狀，像磚塊一樣組裝成封閉結(jié)構(gòu)?？茖W家們知道，被稱為IP6的離子在這個過程中也很重要，但不確切的原因。

對于Voth教授的研究小組來說，這是一個完美的問題，該小組專門使用計算機模擬來理解復(fù)雜分子的行為。

博士生Manish Gupta是該論文的第一作者，他建立了一個HIV衣殼成分模型。然后，該團隊進行了多次模擬，變化略有不同，以了解衣殼是如何組裝的，以及哪些部件至關(guān)重要。

從他們以前的研究中，該團隊知道IP6離子有利于坐在五面結(jié)構(gòu)的中間。但是他們的新模擬表明，一些IP6離子必須結(jié)合到這些五面結(jié)構(gòu)中，以便在衣殼組裝過程中很早就穩(wěn)定它們，以便最終閉合。

“當衣殼開始組裝時，這些五面結(jié)構(gòu)創(chuàng)造了一個高曲率的區(qū)域，衣殼需要最終關(guān)閉末端，”Voth解釋說。“如果他們不這樣做，結(jié)構(gòu)開始形成一個兩端都打開的管子，它不能關(guān)閉。

如果該過程導(dǎo)致管而不是封閉的形狀，則遺傳物質(zhì)不能被封閉，也不能攜帶到下一個目標。病毒無法復(fù)制。

雖然IP6很小，只影響所涉及的數(shù)百個分子中的十幾個，但它在這個過程中起著巨大的作用。

“IP6也需要從一開始就參與進來。這有點像飆車;如果你沒有從起跑線上獲得正確的速度，你就完蛋了，“沃斯說。

關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)

這一結(jié)果可以解釋目前正在人體試驗中的一種藥物：來那卡韋。Lenacapavir與IP6“競爭”，將六面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定在五面結(jié)構(gòu)上。這使得該過程傾向于使用開放式管形狀而不是封閉的衣殼。

“這是一個非常令人興奮的結(jié)果。任何對病毒組裝至關(guān)重要的東西都可能成為藥物靶標，所以我們一直在尋找這些關(guān)鍵階段，“Voth解釋說。

Voth還表示，該團隊有興趣發(fā)現(xiàn)這一過程是否對HIV以外的病毒更普遍。“也許這些'次要'參與者比我們想象的更重要，”他說。

這些是非常復(fù)雜的模擬，涉及一百萬個或更多的單個原子;它們必須在超級計算機上執(zhí)行。這些是在德克薩斯大學奧斯汀分校的德克薩斯高級計算中心(TACC)的Frontera超級計算機上運行的。

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